Corso di Laurea in Scienze dell’Ambiente e della Natura
Programma di Fisica
Richiami di nozioni fondamentali :
Lunghezza, Massa, Tempo – Equazioni dimensionali – Sistemi di unità di misura – Coordinate
cartesiane (ad assi ortogonali ed obliqui) – Coordinate polari – Grandezze scalari e vettoriali –
Componenti di un vettore – Versori – Notazione semicartesiana per un vettore - Somma e
differenza di vettori – Prodotto scalare tra due vettori – Prodotto vettoriale tra due vettori –
Momento di un vettore – Funzioni di una e più variabili – Funzioni continue – Derivata di una
funzione – Derivata parziale di una funzione a più variabili – Differenziale totale di una funzione a
più variabili – Integrali definiti ed indefiniti – Massimi e minimi di una funzione – Equazioni
differenziali – Numeri complessi.
Meccanica
Moto in una dimensione : velocità media e velocità istantanea – accelerazione – moto rettilineo
uniforme - moto uniformemente accelerato – moto naturalmente accelerato – moto vario.
Moto in due dimensioni : Moto di un proiettile – Moto circolare uniforme – Accelerazione
tangenziale e radiale (centripeta).
Le forze : Il concetto di forza – le tre leggi di Newton – Equilibrio di forze (statica) – Moto sotto
l’azione di forze (dinamica) – Forze d’attrito statico e dinamico- Forza gravitazionale – Forze
elastiche (legge di Hooke).
Lavoro ed energia : Lavoro di una forza costante e di una forza variabile nel tempo – Potenza
meccanica - Energia cinetica e teorema dell’energia cinetica – Energia potenziale – Forze
conservative e non conservative – conservazione dell’energia meccanica totale – Lavoro di forze
non conservative – Equilibrio stabile, instabile, indifferente.
Quantità di moto : quantità di moto e sua conservazione – impulso e quantità di moto – urti elastici
in una e due dimensioni – centro di massa – moto del centro di massa.
Moto rotazionale : velocità angolare ed accelerazione angolare – relazione tra grandezze
traslazionali e rotazionali – momento di una forza – equilibrio di un corpo rigido – momento
angolare – conservazione del momento angolare – lavoro ed energia nel moto rotatorio –
rotolamento di un corpo rigido.
Il moto dei pianeti e le leggi di Keplero: la seconda legge di Keplero e la conservazione del
momento angolare orbitale – la terza legge di Keplero dedotta dalla condizione dinamica di stabilità
sull’orbita – Energia totale di un pianeta – Velocità di fuga dalla superficie di un pianeta.
Velocità all’afelio ed al perielio.
Moto oscillatorio : moto armonico semplice – moto di una massa collegata ad una molla – energia
di un oscillatore armonico semplice – pendolo semplice – pendolo fisico – oscillazioni smorzate –
oscillazioni forzate e risonanza.
Le onde meccaniche : caratteristiche di un onda – onde trasversali e longitudinali – propagazione di
un onda - interferenza tra onde – effetto Doppler.
Meccanica dei fluidi
Idrostatica : Pressione – variazione della pressione con la profondità – principio di Archimede.
Idrodinamica : flussi stazionari e turbolenti – fluidi ideali – equazione di continuità – teorema di
Bernoulli – fluidi reali – viscosità - legge di Poiseuille per i fluidi reali – forze viscose dipendenti
dalla velocità - velocità di sedimentazione di una particella sferica in un fluido.
Effetti all’interfaccia solido-liquido : tensione superficiale – legge di Jurin.
Termodinamica
Dilatazione termica di solidi e liquidi - I termometri e le scale di temperatura – la teoria cinetica dei
gas – gas perfetti – trasformazioni isoterme, isocore, isobare – gas reali – l’equazione di stato di
Van der Waals – il primo principio della Termodinamica – trasformazioni adiabatiche - calore
specifico – equazione fondamentale della calorimetria – il calorimetro a mescolanze – calore
latente – cambiamenti di fase – Isoterme di Andrews - Lavoro e variazioni di energia interna nelle
trasformazioni termodinamiche – macchine termiche – secondo principio della termodinamica –
trasformazioni reversibili ed irreversibili – il ciclo di Carnot – Entropia – variazioni di Entropia
nelle trasformazioni termodinamiche – Entropia e disordine.
Elettricità
Le cariche elettriche – isolanti e conduttori – la legge di Coulomb – campi elettrici – dipolo
elettrico - campo elettrico di un dipolo – linee di forza di un campo elettrico – flusso elettrico – il
teorema di Gauss – moto di una particella carica in un campo elettrico uniforme – differenza di
potenziale elettrico – energia potenziale elettrica – capacità elettrica – i condensatori – condensatori
in serie ed in parallelo – energia in un condensatore carico – la corrente elettrica – densità di
corrente elettrica – resistenza elettrica e legge di Ohm – resistenze in serie ed in parallelo variazione della resistenza con la temperatura : il caso dei metalli e dei semiconduttori – leggi di
Kirkhoff per i circuiti elettrici – circuiti RC : carica e scarica di un condensatore.
Magnetismo
Il campo magnetico – la legge di Lorentz – forza magnetica agente su di un conduttore percorso da
corrente - momento agente su di una spira in un campo magnetico uniforme – legge di Biot e
Savart – teorema di Ampere – campo magnetico di un solenoide – forze elettromotrici indotte da
variazione di flusso magnetico : legge di Faraday – Induttanza – energia immagazzinata in un
induttore – legge di Lenz - circuiti RL – circuiti RLC.
Onde elettromagnetiche
Equazioni di Maxwell – Energia trasportata da un’onda e.m. – lo spettro delle onde e.m. –
polarizzazione della luce – Riflessione, rifrazione e diffrazione – Dispersione: prismi e reticoli –
Specchi e lenti – Spettrofotometria - La radiazione di corpo nero e la teoria di Plank – l’effetto
fotoelettrico – fotoni ed onde e.m.
Esperienze eseguite in laboratorio
Lo spettrofotometro ed il suo funzionamento - Spettri di assorbimento ottico di soluzioni di
interesse biologico, Spettri di riflettività di campioni di interesse geologico.
